Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work deals with the two-phase flow in heterogeneous porous media of fractal
nature, where the fluids are considered immiscible. The porous media are modeled by the
Kozeny-Carman Generalized (KCG) equation, a relationship between permeability and
porosity obtained from a new power law. This equation proposed by us is able to generalize
various models of the literature, and thus is of more general use. The numerical simulator
developed here employs finite difference methods. Following the classic strategy called
IMPES, the evolution in the time is based on an operators splitting technique. Thus, the
pressure field is computed implicitly, whereas the saturation equation of wetting phase is
solved explicitly in each time step. The optimization method called DFSANE is used to solve
pressure equation. We emphasize that the DFSANE method has not been used before in the
reservoir simulation context. Therefore, its use here is unprecedented. To minimize numerical
diffusions, the saturation equation is discretized by an upwind-type scheme, commonly
employed in numerical simulators for petroleum recovery, which is explicitly solved by the
fourth order Runge-Kutta method. The simulation results are quite satisfatory. In fact, these
results show that the KCG model is able to generate heterogeneous porous media, whose
features enable to capture physical phenomena that are generally inaccessible to many
simulators based on classical finite differences, as the so-called fingering phenomenon, which
occurs when the mobility ratio (between the fluid phases) assumes adverse values. In all
simulations presented here, we consider that the immiscible flow is two-dimensional. Thus,
the porous medium is characterized by permeability and porosity fields defined in
two-dimensional Euclidean regions. However, the theory discussed in this work does not
impose restrictions for the their application to three-dimensional problems. / O presente trabalho trata do escoamento bifásico em meios porosos heterogêneos de
natureza fractal, onde os fluidos são considerados imiscíveis. Os meios porosos são
modelados pela equação de Kozeny-Carman Generalizada (KCG), a qual relaciona a
porosidade com a permeabilidade do meio através de uma nova lei de potência. Esta equação
proposta por nós é capaz de generalizar diferentes modelos existentes na literatura e, portanto,
é de uso mais geral. O simulador numérico desenvolvido aqui emprega métodos de diferenças
finitas. A evolução temporal é baseada em um esquema de separação de operadores que segue
a estratégia clássica chamada de IMPES. Assim, o campo de pressão é calculado
implicitamente, enquanto que a equação da saturação da fase molhante é resolvida
explicitamente em cada nível de tempo. O método de otimização denominado de DFSANE é
utilizado para resolver a equação da pressão. Enfatizamos que o DFSANE nunca foi usado
antes no contexto de simulação de reservatórios. Portanto, o seu uso aqui é sem precedentes.
Para minimizar difusões numéricas, a equação da saturação é discretizada por um esquema do
tipo "upwind", comumente empregado em simuladores numéricos para a recuperação de
petróleo, o qual é resolvido explicitamente pelo método Runge-Kutta de quarta ordem. Os
resultados das simulações são bastante satisfatórios. De fato, tais resultados mostram que o
modelo KCG é capaz de gerar meios porosos heterogêneos, cujas características permitem a
captura de fenômenos físicos que, geralmente, são de difícil acesso para muitos simuladores
em diferenças finitas clássicas, como o chamado fenômeno de dedilhamento, que ocorre
quando a razão de mobilidade (entre as fases fluidas) assume valores adversos. Em todas as
simulações apresentadas aqui, consideramos que o problema imiscível é bidimensional,
sendo, portanto, o meio poroso caracterizado por campos de permeabilidade e de porosidade
definidos em regiões Euclideanas. No entanto, a teoria abordada neste trabalho não impõe
restrições para sua aplicação aos problemas tridimensionais.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/urn:repox.ist.utl.pt:BDTD_UERJ:oai:www.bdtd.uerj.br:3239 |
| Date | 18 April 2013 |
| Creators | Juan Diego Cardoso Brêttas |
| Contributors | Luiz Nelio Henderson Guedes de Oliveira, Maria Laura Martins Costa, Felipe Bastos de Freitas Rachid, Marcio Luis Lyra Paredes, Wagner Figueiredo Sacco |
| Publisher | Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional, UERJ, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ, instname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro, instacron:UERJ |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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